[发明专利]一种空间用激光载荷高精度恒流源变换系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光载荷的空间应用，特别涉及一种空间用激光载荷高精度恒流源变换系统。

背景技术

随着技术进步，很多先进载荷将越来越多地应用于空间飞行器提高其性能。以激光载荷为例，已广泛应用于遥感、侦查和安全防卫等领域。激光载荷要达到良好的输出性能，要求其供电系统具备高精度的超低纹波恒定电流输出能力，空间应用时，考虑空间应用的不可维护性，需要其具备高可靠的故障监测和保护功能。本发明结合激光载荷空间应用环境的特殊要求，提出了基于新型宽禁带器件的激光载荷高精度超低纹波恒流变换拓扑及控制系统技术方案，可为高性能激光载荷的空间应用解决供电难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种空间用激光载荷高精度恒流源变换系统，从拓扑选型、滤波方案设计以及驱动控制和高可靠保护电路设计等方面，实现供电蓄电池组不调节输出转换为激光载荷所需高精度超低纹波恒流输出，解决空间高性能激光载荷的高可靠供电问题，实现了空间大功率激光载荷的高性能供电。

为了达到上述目的，本发明的一种空间用激光载荷高精度恒流源变换系统，其包含有若干个恒流源变换模块和若干个激光载荷单元，所述恒流源变换模块与为其供电的蓄电池组连接；所述激光载荷单元与所述恒流源变换模块连接，接收所述恒流源变换模块输出的恒定电流并输出激光束；

所述恒流源变换模块包含：交错并联BUCK电路、滤波耦合电感、电流采样单元和电压采样单元；所述交错BUCK电路对所述蓄电池组的变化电压进行转换使供电与所述激光载荷单元匹配；任意一交错并联BUCK电路至少设置有两路BUCK单元；所述滤波耦合电感接收由所述交错BUCK电路输出的电流，并输出电流滤波；所述电流采样单元和电压采样单元分别对所述滤波耦合电感输出的电流和电压进行采样。

优选地，任意一路BUCK电路中均设置有MOS管、电感和二极管，所述MOS管为新型宽禁带器件且开关频率达200kHz以上。

优选地，任意一路BUCK电路中设置有多个相互串联的MOS管，当所述交错BUCK电路的任意一个MOS管开关短路时，通过控制端开与短路的MOS管所串联的另一对应的MOS管，使所述蓄电池组避免短路。

优选地，所述恒流源变换模块设置有相互并联的第一路BUCK电路和第二路BUCK电路；

所述第一路BUCK电路包含第一BUCK单元，所述第二路BUCK电路包含第二BUCK单元；

所述第一BUCK单元和所述第二BUCK单元各自的MOS管采用错相180°的PWM控制方式以提高输出电流纹波频率。

优选地，所述第一BUCK单元包含相互串联的第一MOS管和第二MOS管，所述第二BUCK单元包含相互串联的第三MOS管和第四MOS管。

优选地，第一路BUCK电路和第二路BUCK电路形成了交错并联BUCK电路；

所述第一路BUCK电路的第一脉冲宽度调制信号、该第一路BUCK电路的第一电路输出电流和所述第二路BUCK电路的第二脉冲宽度调制信号、该第二路BUCK电路的第二电路输出电流均正常，且相互之间间隔1/4周期；

当所述交错并联BUCK电路中的一路出现故障时，通过控制断开该故障的BUCK电路的MOS管，所述交错并联BUCK电路衍变成常规单路BUCK电路；

在衍变后的常规单路BUCK电路中，未故障的BUCK电路的脉冲宽度调制信号和该未故障的BUCK电路的输出电流均正常，故障的BUCK电路的脉冲宽度调制信号和该故障的BUCK电路的输出电流不存在；

衍变后的常规单路BUCK电路输出电流纹波频率变为所述交错并联BUCK电路输出电流纹波频率的一半，所述常规单路BUCK电路的输出总电流纹波幅值与所述交错并联BUCK电路的输出总电流纹波幅值不同。

优选地，所述交错并联BUCK电路设置的交错BUCK单元的输入端位于所述滤波耦合电感的一次侧，所述激光载荷单元、所述电流采样单元和所述电压采样单元均位于所述滤波耦合电感的二次侧；

所述交错并联BUCK电路设置的BUCK单元的输入端均与所述蓄电池组连接，其各自的输出端均与所述滤波耦合电感连接；

所述滤波耦合电感、所述电流采样单元和所述激光载荷单元为串联连接；所述激光载荷单元与所述电压采样单元并联连接。

优选地，所述电流采样单元通过电流传感器进行电流采样，对所述滤波耦合电感输出电流反馈控制；

所述电压采样单元通过采样电阻分压进行电压采样，对所述滤波耦合电感输出电压故障监测和保护。